Anar al contingut

Bateria de calcio

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Les bateries de (ions) calcio són tecnologies d'almagasenament i suministrament d'energia (és dir, almagasenament electroquímic d'energia) que ampren ions de calci (cationes), Ca2+, com portador actiu de càrrega en els electrolitos, aixina com en els electrodos (ànodo i càtodo).[1][2][3] Les bateries de (ions) calci seguixen sent un àrea activa d'investigació,[4][5] en estudis i treballs persistents en el descobriment i desenroll d'electrodos i electrolitos que permeten el funcionament estable i a llarc determini de la bateria.[6]

Història

[editar | editar còdic]

L'aplicació de les bateries de calci es remonta a la década de 1960 en bateries tèrmiques per a aplicacions militars i espacials.[7]El primer eixemple de pila electroquímica va ser la Ca//SOCl2 com a pila primària.[8]Els primers exàmens dels portadors d'intercalació de Ca2+ varen propondre òxits i sulfur de metals de transició.[9]L'estudi de les piles de calcio, aixina com de l'electroquímica del calcio, ha continuat des de llavors, i s'ha ampliat l'investigació pels recents alvanços en l'activitat redox efectiva dels metals de Ca, en particular a temperatura ambiente, que havia segut un repte en este camp durant molt temps.

Beneficis i ventages

[editar | editar còdic]

Propietats dels materials

[editar | editar còdic]

Sobre les propietats inherents als materials, el calci metal és conegut per la seua elevada conductivitat i la seua altíssima temperatura de fusió (842 °C) en comparació a atres metals. La major temperatura de fusió pot fer que el calci metal siga intrínsecament més segur. El calci també és un element benigno per al mig ambient, lo que mitiga les preocupacions sobre la seua toxicitat.

Recursos i suministrament

[editar | editar còdic]

Les bateries de calci es consideren un sistema d'almagasenament d'energia de pròxima generació o posterior a les bateries de ions de liti, és dir, un dels molts candidats que poden substituir potencialment a la tecnologia de les bateries de ions de liti. També es tracta d'una bateria multivalente. Les seues principals ventages són el seu menor cost, la seua abundància en la terra (41 500 ppm), la seua major densitat energètica, gràcies a la combinació d'una alta capacitat i un alt voltage de la cèlula,[10] i una potència potencialment major. El calci és el quint mineral més abundant de la corfa terrestre, el metal alcalinotérreo més abundant i el tercer metal més abundant despuix del alumini (Al) i el ferro (Fe).[11]

Electroquímica

[editar | editar còdic]

En comparació a atres sistemes divalentes, les piles de calci tenen la possibilitat de voltages de cela més alts que les de magnesi pel potencial de reducció estàndar 0,5 V més baix del primer. Els ions Ca2+ també tenen la possibilitat d'una cinètica de reacció més ràpida en comparació al magnesi (Mg2+) per les seues propietats menys polarisants i a la seua densitat de càrrega tant en el electrolito com en un càtodo d'intercalació.

Capacitat i densitat energètica

[editar | editar còdic]

Els ànodos de calci metal tenen un estat d'oxidació 2+, lo que proporcionaria una major densitat d'energia respecte als sistemes monovalentes (és dir, Li+ i Na+), i té un potencial de reducció estàndar de 2,9 V, que és només 0,17 V superior al del liti metal. Un ànodo de calci metàlic oferix una major capacitat volumètrica i gravimétrica (2072 mAh.ml-1 i 1337 mAh.g-1, respectivament) que els ànodos de grafit comercials actuals en les bateries de ions de liti (300-430 mAh ml-1 i 372 mAh g-1).[12]Una bateria de calci i sofre (Ca//S) té unes densitat energètiques teòriques de 3202 Wh/L i 1835 Wh/kg, front als 2800 Wh/L d'Li//S.

Esquema d'una pila de calci metal formada per un ànodo de calci metal, un electrolito -la majoria de les voltes líquit- i un càtodo d'intercalació, orgànic o de sofre.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ “The Promise of Calcium Batteries: Open Perspectives and Fair Comparisons” . ACS Energy Letters 6 (4): 1560–1565. doi:10.1021/acsenergylett.1c00593.
  2. ↑ “Dawn of Calcium Batteries” . Angewandte Chemie 59 (9): 3368–3370. doi:10.1002/anie.201913465. PMID 31961466.
  3. ↑ A Youtube popular science animation explaining Ca batteries - a product of the H2020 project «CARBAT (FET-Open)».
  4. ↑ “Achievements, Challenges, and Prospects of Calcium Batteries” . Chemical Reviews 120 (14): 6331–6357. doi:10.1021/acs.chemrev.9b00339. PMID 31661250.
  5. ↑ “Emerging calcium batteries” (en) . Journal of Power Sources 482: 228875. doi:10.1016/j.jpowsour.2020.228875. ISSN 0378-7753. Bibcode: 2021JPS...48228875S.
  6. ↑ “Recent Advances and Perspectives on Calcium-Ion Storage: Key Materials and Devices” . Advanced Materials 33 (2): i2005501. doi:10.1002/adma.202005501. PMID 33251702.
  7. ↑ “A High‐Rate, High‐Energy Thermal Battery System” . Journal of the Electrochemical Society 111 (1): 6. doi:10.1149/1.2426065. ISSN 1945-7111. Bibcode: 1964JElS..111....6S.
  8. ↑ “A Study of the Calcium‐Thionyl Chloride Electrochemical System” (en) . Journal of the Electrochemical Society 127 (4): 782–789. doi:10.1149/1.2129758. ISSN 1945-7111. Bibcode: 1980JElS..127..782S.
  9. ↑ “Chemistry of intercalation compounds: Metal guests in chalcogenide hosts” . Progress in Solid State Chemistry 12 (1): 41–99. doi:10.1016/0079-6786(78)90003-1. ISSN 0079-6786.
  10. ↑ “Multivalent Batteries-Prospects for High Energy Density: Ca Batteries” (anglés) . Frontiers in Chemistry 7: 79. doi:10.3389/fchem.2019.00079. PMID 30842941. Bibcode: 2019FrCh....7...79M.
  11. ↑ Chemistry of the Elements, 2nd edició, Boston, Mass.: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
  12. ↑ “Quest for nonaqueous multivalent secondary batteries: magnesium and beyond” . Chemical Reviews 114 (23): 11683–11720. doi:10.1021/cr500049i. PMID 25343313.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Bateria_de_calcio&oldid=890629»